package 数据结构.队列;

import java.util.Scanner;

/**
 * @author chenjie
 * @date 2021/6/6-20:15
 */
public class CircleQueueDemo {
    /*环形队列：
    * front 变量的含义做一个调整：front 指向队列的第一个元素 arr[front]
    * front 初始值 = 0
    * rear 变量的含义做一个调整： rear指向队列的最后一个元素的后一个位置。。因为希望空出一个空间
    * 作为约定，，因为 front 是从 0 开始的，0位置就算一个元素， 如果 rear指向最后一个元素 ，那么
    * 元素个数就是  rear - front + 1 ..如果rear指向最后一个元素的后一个元素，那么元素个数就可以
    * 直接用 rear - front 表示
    * rear 初始值 = 0
    *
    * 当队列满时， (rear + 1) % maxSize == front   --预留了一个空间，什么也不干。。用于rear的指向
    * 当对列为空时， rear == front
    * 当我们这样分析，队列中有效的数据的个数 (rear + maxSize - front) % maxSize
    *                                   rear可能在小数字的位置上，减出来就是负数
    * */


    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("测试数组模拟环形队列--------------");
        CircleQueue queue = new CircleQueue(4);// maxSize其中包含了一个空位置，实际大小就是3个
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        char key =' ';
        boolean loop = true;  // loop 圈，环状物，环线
        while(loop) {
            System.out.println("s(show) 显示队列");
            System.out.println("e(exit)  退出程序");
            System.out.println("a(add)  添加数据到队列");
            System.out.println("g(get)  取出数据");
            System.out.println("h(head)  查看头数据");
            key = sc.next().charAt(0);

            switch(key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    queue.addQueue(sc.nextInt());
                    break;
                case 'g':

                    try {
                        int res =  queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n" , res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res = queue.headQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据%d\n",res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    sc.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}


//  使用数组模拟队列  编写一个 ArrayQueue
class CircleQueue {
    private int maxSize; // 最大容量
    private int front;  // 队列头部
    private int rear;  // 队列尾部后面的位置
    private int[] arr; // 存放数据的数组，模拟队列

    //    创建队列的构造器
    public CircleQueue(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
        front = 0;  //指向队列头部
        rear = 0;   // 指向队列尾。指向队尾后面的一个数据，，默认为0 可以不写
    }

    //    判断队列是否满了
    public boolean isFull() {
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    //    判断队列是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    //    添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
//        判断队列是否满
        if(isFull()) {
            System.out.println("full");
            return;
        }
        arr[rear] = n; // 赋值
//        rear后移，必须考虑取模
        rear = (rear  + 1) % maxSize;
    }

    //    获取队列数据， 出队列
    public int getQueue() {
//        判断是否为空
        if(isEmpty()) {
//           不能return 数据，因为不知道你返回的数据是不是他本身的数据，需要抛出异常
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");// 异常就相当于终止程序了，不用写return
        }

        int val = arr[front];
//        后移要考虑取模
        front = (front + 1) % maxSize;
        return val;
    }


    //    显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        if(isEmpty()) {
            System.out.println("队列空的，没法遍历");
            return;
        }
//        从 front开始遍历
        for (int i = front; i < front + size(); i++) {// 环形
            System.out.printf("arr[%d] = %d \n",i % maxSize,arr[i % maxSize]);//取余数在的位置的值
        }
    }

//    求出当前队列的有效数据
    public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    //    显示队列的头数据， 不是取出数据
    public int headQueue() {
        if(isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空的，没有数据");
        }
        return arr[front];
    }
}
